Φθοροβενζόλιο

οργανική χημική ένωση


To φθοροβενζόλιο[1] (αγγλικά fluorobenzene) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και φθόριο, με χημικό τύπο C6H5F, αλλά συμβολίζεται συχνά συντομογραφικά ως PhF. Πιο συγκεκριμένα, το φθοροβενζόλιο είναι αρωματική ένωση, παράγωγο του βενζολίου, από το οποίο προκύπτει τυπικά με αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου από φθόριο. Η θερμοκρασία τήξης του φθοροβενζολίου είναι -44°C, δηλαδή αρκετά χαμηλότερο από τη μητρική ένωση, ενώ οι θερμοκρασίες βρασμού των δυο ενώσεων διαφέρουν κατά μόνο 4°C. Το σχετικά χαμηλό σημείο τήξης της ένωσης εξηγείται με τη δημιουργία διαμοριακών αλληλεπιδράσεων, όπως είναι συνηθισμένο στις οργανοφθοριούχες ενώσεις.

Φθοροβενζόλιο
Fluorobenzene-2D-skeletal.png
Fluorobenzene-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Φθοροβενζένιο
Άλλες ονομασίες Φθοροβενζόλιο
Φαινυλοφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C6H5F
Μοριακή μάζα 96,103 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
C6H5F
Συντομογραφίες PhF
Αριθμός CAS 462-06-6
SMILES Fc1ccccc1
InChI 1S/C6H5F/c7-6-4-2-1-3-5-6/h1-5H
PubChem CID 9614
ChemSpider ID 10008
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης >108
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -44 °C
Σημείο βρασμού 84-85 °C
Πυκνότητα 1.025 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
Μικρή
Εμφάνιση Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου R36, R37, R38
Φράσεις ασφαλείας S16, S26, S36
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704

NFPA 704.svg

3
1
0
 
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

ΙστορίαΕπεξεργασία

Το φθοροβενζόλιο αναφέρθηκε για πρώτη φορά το 1886 από τον O. Βάλλαχ (O. Wallach) από το Πανεπιστήμιο της Βόνης. Ο Βάλλαχ είχε παρασκευάσει το φθοροβενζόλιο σε δύο (2) στάδια: Άρχισε με χρήση του χλωριούχου βενζενοδιαζώνιου ([PhN2]Cl), το οποίο μετέτρεψε στο αντίστοιχο πιπεριδινίδιο (PhN=NC5H10). Στο δεύτερο στάδιο, επέδρασε στο φαινυλοδιαζωπιπεριδινίδιο (που αρχικά παρασκεύασε) με υδροφθορικό οξύ, παράγοντας φθοροβενζόλιο:

 
 

  • Μια ενδιαφέρουσα ιστορική σημείωση: Στην εποχή του Βάλλαχ, το χημικό στοιχείο φθόριο συμβολίζονταν με «Fl». Έτσι, υποτίτλησε την αναφορά παρασκευής του φθοροβενζολίου ως «Flouorbenzol, C6H5Fl[2].».

ΔομήΕπεξεργασία

Δεσμοί[3]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp2-1s 106 pm 3% C- H+
C-C σ 2sp2-2sp2 147 pm
C-F σ 2sp2-2sp3 136 pm 43% C+ F-
C#1...C#6 π[4] 2p-2p 147 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
F -0,43
C#2-#6 -0,03
H +0,03
C#1 +0,43

ΠαραγωγήΕπεξεργασία

Με φθορίωση βενζολίουΕπεξεργασία

Με φθορίωση βενζολίου παράγεται φθοροβενζόλιο, αν και αυτή η μέθοδος αποφεύγεται για λόγους ασφαλείας[5]:

 

Με υποκατάσταση χλωρίου από φθόριοΕπεξεργασία

Με επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου (Hg2F2) σε χλωροβενζόλιο (PhCl) πσράγεται φθοροβενζόλιο[6]:

 

Από τετραφθοροβοριούχο βενζενοδιαζώνιοΕπεξεργασία

Με θερμική διάσπαση τετραφθοροβοριούχου βενζενοδιαζώνιου πσράγεται φθοροβενζόλιο[7]:

 

Χημικές ιδιότητες και παράγωγαΕπεξεργασία

  • Το φθοροβενζόλιο είναι σχετικά αδρανές, γιατι ο δεσμός C–F είναι πολύ ισχυρός. Το φθοροβενζόλιο είναι ένας χρήσιμος διαλύτης ακόμη και για πολύ δραστικά χημικά είδη. Ωστόσο, έχουν κρυσταλλωθεί ορισμένα μεταλλικά σύμπλοκά του[8]

Αντιδράσεις πυρηνόφιλης υποκατάστασηςΕπεξεργασία

  • Οι αντιδράσεις είναι πολύ πιο αργές σε σύγκριση με τα αντίστοιχα αρυλαλογονίδια των άλλων αλογόνων. Πολλές από τις παρακάτω αντιδράσεις είναι τόσο αργές, ώστε να θεωρούνται απραγματοποίητες.

Υποκατάσταση από υδροξύλιοΕπεξεργασία

Υδρόλυση με αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) παράγεται φαινόλη (PhOH)[9]:

 

Υποκατάσταση από αλκοξύλιοΕπεξεργασία

Με αλκοολικά άλατα (RONa) παράγεται αλκυλοφαινυλαιθέρας (PhOR)[9]:

 

Υποκατάσταση από αλκινύλιοΕπεξεργασία

Με αλκινικά άλατα (RC≡CNa) παράγεται φαινυλαλκίνιο (RC≡CPh). Π.χ.[9]:

 

Υποκατάσταση από ακύλιοΕπεξεργασία

Με καρβονικά άλατα (RCOONa) παράγεται καρβονικό φαινυλεστέρας (RCOOPh)[9]:

 

Υποκατάσταση από κυάνιοΕπεξεργασία

Με κυανιούχο νάτριο (NaCN) παράγεται βενζονιτρίλιο (PhCN)[9]:

 

Υποκατάσταση από αλκύλιοΕπεξεργασία

Με αλκυλολίθιο (RLi) παράγεται αλκυλοβενζόλιο[9]:

 

Υποκατάσταση από σουλφυδρίλιοΕπεξεργασία

Με όξινο θειούχο νάτριο (NaSH) παράγεται θειοφαινόλη (PhSH)[9]:

 

Υποκατάσταση από σουλφαλκύλιοΕπεξεργασία

Με θειολικό νάτριο (RSNa) παράγεται αλκυλοφαινυλοθειαιθέρας (PhSR)[9]:

 

Υποκατάσταση από ιώδιοΕπεξεργασία

Με ιωδιούχο νάτριο (NaI) παράγεται ιωδοβενζόλιο (PhI)[9]:

 

Υποκατάσταση από αμινομάδαΕπεξεργασία

Με αμμωνία (NH3) παράγεται ανιλίνη (PhNH2)[9]:

 

Υποκατάσταση από αλκυλαμινομάδαΕπεξεργασία

Με πρωυτοταγείς αμίνες (RNH2) παράγεται N-αλκυλανιλίνη (PhNHR)[9]:

 

Υποκατάσταση από διαλκυλαμινομάδαΕπεξεργασία

Με δευτεροταγείς αμίνες (R΄NHR) παράγεται N,N-διαλκυλομεθυλαμίνη [PhN(R)R΄][9]:

 

Υποκατάσταση από φωσφύλιοΕπεξεργασία

Με φωσφίνη σχηματίζει φαινυλοφωσφίνη[10]:

 

Υποκατάσταση από νιτροομάδαΕπεξεργασία

Με νιτρώδη άργυρο (AgNO2) παράγεται νιτροβενζόλιο (PhNO2)[11]:

 

Υποκατάσταση από φαινύλιοΕπεξεργασία

Με επίδραση τύπου Friedel-Crafts σε βενζόλιο παράγεται διφαινύλιο[12]:

 

Παραγωγή οργανομεταλλικών ενώσεωνΕπεξεργασία

1. Με λίθιο (Li). Παράγεται φαινυλολίθιο:

 

2. Με μαγνήσιο (Mg) (αντιδραστήριο Grignard)[13]:

 

Αναγωγή προς βενζόλιοΕπεξεργασία

1. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4) παράγεται βενζόλιο[14]:

 

2. Με «υδρογόνο εν τω γενάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ παράγεται βενζόλιο[15]:

 

3. Με σιλάνιο, παρουσία τριφθοριούχου βορίου παράγεται βενζόλιο[16]:

 

4. Αναγωγή από ένα αλκυλοκασσιτεράνιο. Π.χ.[17]:

 

Αντιδράσεις προσθήκηςΕπεξεργασία

1. Σε αλκένια. Π.χ. με αιθένιο (CH2=CH2) παράγει 2-φαινυλο-1-φθοραιθάνιο (PhCH2CH2F):

 

2. Σε αλκίνια. Π.χ. με αιθίνιο (HC≡CH) παράγει 2-φαινυλο-1-φθοραιθένιο (PhCH=CHF):

 

3. Η αντίδραση του φθοροβενζολίου με συζυγή αλκαδιένια αντιστοιχεί κυρίως σε 1,4-προσθήκη, αν και είναι επίσης δυνατές η 1,2-προσθήκη και η 3,4-προσθήκη, με τη χρήση κατάλληλων συνθηκών. Π.χ[18]:

  (1,4-προσθήκη)
  (1,2-προσθήκη)
  (3,4-προσθήκη)

3. Σε κυκλοαλκάνια που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο παράγει 3-φαινυλο-1-φθοροπροπάνιο:

   

5. Σε ετεροκυκλικές ενώσεις που έχουν τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο. Π.χ. με εποξυαιθάνιο παράγει φαινοξυ-2-φθοραιθάνιο[19]:

   

Αντιδράσεις ηλεκτρονιόφιλης υποκατάστασηςΕπεξεργασία

  • Η παρουσία του φθορίου απενεργοποιεί μερικώς τον αρωματικό χαρακτήρα, κάνοντας τις παρακάτω αντιδράσεις πιο αργές σε σύγκριση με τις αντίστοιχες του βενζολίου. Παράγονται, ωστόσο ορθο- και παρα- παράγωγα.

ΝίτρωσηΕπεξεργασία

Με νίτρωση παράγει ορθονιτροφθοροβενζόλιο και παρανιτροφθοροβενζόλιο[5]:

 

ΣουλφούρωσηΕπεξεργασία

Με σουλφούρωση παράγει ορθοφθοροβενζοσουλφονικό οξύ και παραφθοροβενζοσουλφονικό οξύ[5]:

 

ΑλογόνωσηΕπεξεργασία

Με αλογόνωση παράγει ορθοαλοφθοροβενζόλιο και παρααλοφθοροβενζόλιο[5]:

 

  • όπου Χ Cl ή Br. Τα άλλα αντίστοιχα αλονονίδια προκύπτουν σε δεύτερη φάση με υποκατάσταση αυτών με χρήση KI ή Hg2F2, αντίστοιχα.
  • Με φθόριο παράγεται κυρίως ορθοδιφθοροβενζόλιο.

ΑλκυλίωσηΕπεξεργασία

Με αλκυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοαλκυλοφθοροβενζόλιο και παρααλκυλοφθοροβενζόλιο[5]:

 

ΑκυλίωσηΕπεξεργασία

Με ακυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοακυλοφθοροβενζόλιο και παραακυλοφθοροβενζόλιο[5]:

 

ΥδροξυλίωσηΕπεξεργασία

Με υδροξυλίωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοφθοροφαινόλη και παραφθοροφαινολη[5]:

 

ΑμίνωσηΕπεξεργασία

Με αμίνωση κατά Friedel-Crafts παράγει ορθοφθοροανιλίνη και παραφθοροανιλίνη[5]:

 

ΚαρβοξυλίωσηΕπεξεργασία

Με καρβοξυλίωση κατά Friedel-Crafts προς ορθοφθοροβενζοϊκό οξύ και παραφθοροβενζοϊκό οξύ[5]:

 

ΑναγωγήΕπεξεργασία

Με υδρογόνωση παράγει φθοροκυκλοεξάνιο[20]:

 

ΟζονόλυσηΕπεξεργασία

Με Οζονόλυση παράγει αιθανοδιάλη και φορμυλοαιθανοϋλοφθορίδιο[21]:

 

ΑλομεθυλίωσηΕπεξεργασία

Με αλομεθυλίωση κατά Blanc παράγει ορθοαλομεθυλοφθοροβενζόλιο και παρααλομεθυλοφθοροβενζόλιο[22]:

 

Επίδραση καρβενίωνΕπεξεργασία

Με μεθυλένιο προς ορθοφθοροτολουόλιο, μεταφθοροτολουόλιο, παραφθοροτολουόλιο, 1-φθοροκυκλοεπτατρένιο, 2-φθοροκυκλοεπτατρένιο και 3-φθοροκυκλοεπτατρένιο:

 

Σημειώσεις και αναφορέςΕπεξεργασία

  1. Δείτε τις εναλλακτικές ονομασίες στον παρακείμενο πίνακα πληροφοριών χημικής ένωσης.
  2. Wallach, O. “Über einen Weg zur leichten Gewinnung organischer Fluorverbindungen” (Concerning a method for easily preparing organic fluorine compounds) Justus Liebig's Annalen der Chemie, 1886, Volume 235, p. 255–271; doi:10.1002/jlac.18862350303
  3. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  4. Δεσμός 6 κέντρων και 6 ηλεκτρονίων
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.1.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
  7. Flood, D. T. (1943), «Fluorobenzene», Org. Synth., http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=CV2P0295 ; Coll. Vol. 2: 295 .
  8. R.N. Perutz and T. Braun “Transition Metal-mediated C–F Bond Activation” Comprehensive Organometallic Chemistry III, 2007, Volume 1, p. 725–758; doi:10.1016/B0-08-045047-4/00028-5.
  9. 9,00 9,01 9,02 9,03 9,04 9,05 9,06 9,07 9,08 9,09 9,10 9,11 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 186, §7.3.1.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.3.Α1, R = Ph, X = F.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 244, §10.3.Α, R = Ph, X = F.
  12. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §3.2. σελ.54
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.5, R = Ph, X = F.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3α, R = Ph, X = F.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 187, §7.3.3β, R = Ph, X = F.
  16. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  17. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, Σελ. 42, §4.3.
  18. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, §6.3., σελ. 79, εφαρμογή για αλκαδιένια και για Ε = Ph και Nu = F με βάση και την §8.2, σελ. 116-117.
  19. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = F.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.2.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.3.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 360, §16.5.5.

ΠηγέςΕπεξεργασία

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
  • Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Fluorobenzene της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).